WhatsApp漏洞分析与利用技术详解

1. 漏洞概述

WhatsApp作为全球最大的即时通讯应用之一，拥有15亿用户、超过10亿个群组，每天发送消息超过650亿条。Check Point研究人员发现了WhatsApp中的三个关键漏洞，攻击者可利用这些漏洞：

1. 在群组聊天中修改发送者身份（即使发送者不是群组成员）
2. 以发送者口吻修改回复消息
3. 在群聊中发送私聊消息，当接收者回复时整个群组可见

这些漏洞可被用于传播垃圾邮件、谣言和虚假信息，具有严重的社会工程学攻击风险。

2. 技术背景

2.1 WhatsApp加密机制

WhatsApp使用端到端加密保护所有消息内容，加密过程基于以下技术：

• Protobuf2协议：用于消息序列化
• Curve25519：用于密钥交换
• AES-CBC：用于消息加密
• HMAC-SHA256：用于消息完整性验证

2.2 密钥交换流程

1. WhatsApp Web端生成一对公钥(pub_key_list)和私钥(priv_key_list)
2. 私钥用于生成QR码
3. 用户扫描QR码后，手机端通过WebSocket发送加密的共享密钥(secret)
4. 使用HKDF函数扩展共享密钥(shared_secret_ex)
5. 生成AES密钥(aes_key)和MAC密钥(mac_key)

3. 漏洞利用方法

3.1 攻击1：伪造群组消息发送者

攻击步骤：

1. 拦截加密的WhatsApp通信流量

2. 解密流量获取原始消息参数：

   • conversation：消息内容
   • participant：真实发送者
   • fromMe：是否为自己发送
   • remoteJid：目标群组
   • id：消息ID

3. 修改关键参数：

   • 将participant改为任意号码或名称（即使非群组成员）
   • 修改conversation内容
   • 更新消息ID避免冲突

4. 重新加密并发送伪造消息

技术要点：

• 需要获取并解密原始消息
• 修改participant字段可实现身份伪造
• 通过引用(reply)机制增强可信度

3.2 攻击2：篡改他人回复

攻击步骤：

1. 拦截从Web端发送的消息
2. 在aesCbcEncrypt函数设置断点获取加密数据
3. 使用Burp扩展解密消息
4. 修改fromMe参数为false（伪装成他人发送）
5. 重新加密并注入修改后的消息

技术要点：

• 修改fromMe标志可改变消息归属
• 需要完整会话劫持能力
• 可伪造整个对话历史

3.3 攻击3：群组私聊消息公开

攻击步骤：

1. 访问Android设备数据库：
   /data/data/com.whatsapp/databases/msgstore.db

2. 执行SQL修改：

   UPDATE messages SET key_from_me = 1, 
   data = "伪造内容" WHERE _id = [消息ID];
   

3. 设置remote_resource参数指定可见成员

4. 强制重启WhatsApp客户端刷新消息

技术要点：

• 直接修改本地数据库实现消息控制
• 受害者回复时会公开显示
• 需要设备物理访问或远程漏洞利用配合

4. 技术深入分析

4.1 加密/解密流程

解密过程：

1. Base64解码接收的消息
2. 分割消息标签和内容
3. 验证HMAC-SHA256签名
4. 使用AES密钥解密内容
5. 将Protobuf数据解析为JSON

加密过程：

1. 构建Protobuf消息结构
2. 序列化为二进制格式
3. 生成HMAC-SHA256签名
4. 使用AES-CBC加密
5. Base64编码并添加消息标签

4.2 关键函数分析

1. Curve25519密钥生成：

   self.conn_data["private_key"] = curve25519.Private("".join([chr(x) for x in priv_key_list]))
   self.conn_data["public_key"] = self.conn_data["private_key"].get_public()
   

2. 共享密钥扩展：

   shared_expended = HKDF(self.conn_data["shared_secret"], 80)
   

3. HMAC验证：

   check_hmac = HmacSha256(shared_expended[32:64], 
                          self.conn_data["secret"][:32] + self.conn_data["secret"][64:])
   

4. 密钥派生：

   keysDecrypted = AESDecrypt(shared_expended[:32], 
                            shared_expended[64:] + self.conn_data["secret"][64:])
   self.conn_data["key"]["aes_key"] = keysDecrypted[:32]
   self.conn_data["key"]["mac_key"] = keysDecrypted[32:64]
   

4.3 Protobuf消息结构

WhatsApp使用自定义的Protobuf方案，主要字段包括：

• conversation: 消息内容
• participant: 发送者标识
• fromMe: 发送者标志
• remoteJid: 接收者/群组标识
• id: 唯一消息ID

5. 工具与利用代码

研究人员开发了Burp Suite扩展工具实现自动化利用：

GitHub仓库：
https://github.com/romanzaikin/BurpExtension-WhatsApp-Decryption-CheckPoint

主要功能：

1. WhatsApp通信解密
2. 消息参数修改
3. 伪造消息生成
4. 加密消息重新注入

使用步骤：

1. 安装Burp Suite扩展
2. 捕获WhatsApp Web通信
3. 提取会话密钥
4. 解密/修改/重新加密消息
5. 注入伪造消息

6. 防御建议

1. 用户防护：

   • 警惕异常群组消息
   • 验证可疑消息的真实性
   • 定期更新WhatsApp客户端

2. 开发者修复：

   • 加强消息发送者验证
   • 改进群组消息权限控制
   • 增强数据库访问保护
   • 完善消息完整性检查机制

3. 企业防护：

   • 监控异常消息模式
   • 实施终端保护解决方案
   • 开展安全意识培训

7. 总结

本文详细分析了WhatsApp中的三个关键漏洞及其利用技术，揭示了即时通讯应用中加密实现可能存在的设计缺陷。通过理解这些漏洞的技术细节，安全研究人员可以更好地评估类似应用的安全性，开发者可以改进防护机制，用户也能提高对潜在威胁的警惕性。